Quelles mesures dois-je prendre pour protéger les ports USB de mon PC lors du développement d'un périphérique USB?

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Je vais commencer à développer un périphérique USB 1.1 à l'aide d'un microcontrôleur PIC. Je vais garder l'un des ports USB de mon PC connecté à une carte graphique pendant ce processus. Je ne veux pas détruire mon port USB de PC par un court - circuit ou connexion lignes de données à l'autre ou d' une ligne d'alimentation accidentellement. $\pm$

Comment puis-je protéger les ports USB? Un port USB standard est-il doté d'une protection intégrée contre les courts-circuits? Devrais-je connecter des diodes, des résistances, des fusibles sur / à travers / sur certaines broches?

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usb protection

— hkBattousai
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L'utilisation d'un fusible réarmable sur le VCC serait un bon début, si vous l'avez évalué correctement. Je ne peux pas parler de la façon dont ils travailleraient sur une ligne de données.

— Polynomial

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Les lignes de données nécessiteraient au moins une TVS, voire une opto-isolation.

— Ignacio Vazquez-Abrams

Je pense que les cartes mères modernes sont quelque peu tolérantes. Lors du bricolage avec un AVR, j'ai accidentellement connecté GND à VCC et, mis à part le fait que l'appareil était déconnecté par le système (c.-à-d. Que Windows avait émis le son "Appareil déconnecté"), rien ne s'était passé. Il convient de noter que ce n’était pas une connexion USB directe . VCC est passé par le câble ISP (qui l’a obtenu par USB) et GND par un câble USB => série.

— ThiefMaster

@ThiefMaster "un peu" - je n'aurais toujours pas confiance en cela. J'ai frit une toute nouvelle carte (désactivant la moitié des ports USB) en train de brancher un connecteur MicroUSB3 standard - vous avez dû accidentellement court-circuiter certaines broches. Le point est, il est encore assez facile à endommager.

— Bob

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Ne faites en aucun cas confiance à la carte mère pour vous protéger. Je parviens à faire exploser ma carte mère, mon clavier, ma souris et quelques autres périphériques USB lorsque je mets du 24V sur le rail 5V ....

— CurtisHx

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Cela va dans le sens de la suggestion de Leon d'utiliser un hub.

Les concentrateurs USB ne sont pas tous créés égaux. Officieusement, il existe plusieurs "grades":

Hubs bon marché. Ces coûts sont optimisés au point où ils ne respectent plus les spécifications USB. Souvent, les lignes + 5V des ports en aval sont directement connectées à l'ordinateur. Aucun interrupteur de protection. Peut-être un polyfuse, si chanceux.
edit: Voici un fil de discussion où l'OP se plaint qu'un concentrateur USB mal conçu alimente son PC en retour.
Hubs décents. Le + 5V en aval est connecté via un commutateur avec protection contre les surintensités. La protection ESD est généralement présente.
Hubs industriels. Il existe généralement une protection respectable contre les surtensions sous forme de TVS et de fusibles réinitialisables.
Hubs isolés. Il existe une isolation galvanique réelle entre le port en amont et les ports en aval. La cote d'isolement a tendance à être comprise entre 2kV et 5kV. Les concentrateurs isolés sont utilisés lorsqu'une tension très élevée peut provenir d'un port en aval (p. Ex., Secteur, défibrillateur, CEM arrière d'un grand moteur). Des moyeux isolés sont également utilisés pour rompre les boucles de masse dans des conditions de vanille.

Les éléments à utiliser dépendent du type de menace auquel vous vous attendez.

Si vous êtes préoccupé par les courts-circuits entre les lignes électriques et les lignes de données, vous pouvez utiliser un concentrateur décent. Dans le pire des cas, le contrôleur de concentrateur sera sacrifié, mais le port de l'ordinateur portable sera sauvegardé.
Si vous craignez qu'une tension supérieure à + 5V puisse atteindre le PC, vous pouvez renforcer le concentrateur avec une protection contre les surtensions composée de TVS et de polyfuse. Cependant, je parle toujours de tensions relativement basses de l'ordre de + 24V.
Si vous êtes préoccupé par de très hautes tensions, pensez aux tubes à décharge de gaz isolés. Pensez à utiliser un ordinateur que vous pouvez vous permettre de perdre.

— Nick Alexeev
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Que se passe-t-il si nous sommes préoccupés par d'autres équipements connectés au même hub? Un hub industriel suffirait-il?

— user42875

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@ user42875 La réponse est: cela dépend peut-être d'un hub spécifique et du niveau de menace attendu. Vous devrez examiner les spécifications de votre centre industriel particulier.

— Nick Alexeev

@ NickAlexeev ok, mais comment faire concrètement la différence sur amazon entre un hub "bon marché" et "décent"? Et pourquoi ne pas utiliser un isolateur usb (le coût le plus bas

— autour de

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Utilisez un hub. Ils sont relativement peu coûteux et vos ports USB seront parfaitement sûrs, peu importe ce que fait votre appareil.

— Leon Heller
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Eh bien, pas n'importe quoi ... ces concentrateurs ne sont évalués que pour quelques kV d'isolement;)

— Polynomial

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Si le concentrateur est passif, les broches d'alimentation sont directement connectées aux lignes d'alimentation du PC ou offrent-elles toujours une isolation électrique?

— alexan_e

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@Guido Bad story. Votre professeur ne savait pas ce qu'il faisait. Lightning peut franchir un hub USB civil comme aucune autre entreprise. Une protection efficace contre la foudre est assurée en transférant la majeure partie de la charge à la terre (terre) à travers des tubes à décharge de gaz (GDT) et en fixant la charge restante avec TVS Zeners.

— Nick Alexeev

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En tant que personne qui fait cela pour gagner sa vie, tout hub en ligne bon marché devrait vous protéger à 100% si votre carte mère offre une protection raisonnable contre les courts-circuits. Nous les utilisons tout le temps, même lorsque nous effectuons des tests d’ESD sur nos pièces (les zaps de 15KV sont assez amusants), et nous n’avons jamais fait sauter un port ou un port hôte.

Les lignes de données d'un hub bon marché ne peuvent tout simplement pas être physiquement connectées au PC - il doit y avoir une puce de hub entre les deux pour séparer les communications des 4 ou 7 ports fournis par le hub. L'USB n'est pas un bus comme Ethernet - la connexion de plusieurs ports avec un fil ne fonctionne tout simplement pas, car une trop grande partie de la signalisation est basée sur des niveaux de tension continue. Cette puce de concentrateur fournira une protection presque infaillible entre votre appareil et le port hôte des lignes de données.

Le pouvoir est un problème différent. J'ai eu une carte mère qui limite actuellement le port USB avec un fusible sur la ligne USB 5V - pas un polyfuse réinitialisable, mais un fusible à fil fondant. Un court-métrage involontaire a nécessité une intervention chirurgicale majeure sur la carte mère. Le pouvoir est le domaine le plus susceptible de causer des problèmes. Achetez un concentrateur bien alimenté (par exemple, une valeur de 25 $), utilisez l'adaptateur fourni et vous êtes prêt à partir.

Si vous êtes vraiment paranoïaque, l'USB permet jusqu'à 4 concentrateurs entre l'hôte et le périphérique. Achetez 4 concentrateurs différents, pas chers, connectez-les et lancez-vous.

Bonne chance

— Frank Schwab
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L'empilement de plusieurs concentrateurs présente un autre avantage. Aux débuts de l'USB, il n'était pas inhabituel de voir des périphériques qui ne fonctionneraient pas bien ou pas du tout si plus d'un concentrateur à l'écart de l'hôte. Effectuer régulièrement des tests avec quatre devrait éliminer beaucoup de petites hypothèses de latence. N'oubliez pas de tester également le bon fonctionnement avec moins de concentrateurs, une fois que vous êtes sûr de la sécurité opérationnelle.

— RBerteig

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En tant que personne qui connecte également un prototype de matériel USB à un PC, sachez également qu'un logiciel USB floconneux peut provoquer un crash du système d'exploitation hôte. Nous avons des problèmes avec Windows désactivant les ports USB (nécessitant un redémarrage). De plus, le noyau panique parfois sous OSX en raison de mauvaises données USB.

— David Poole

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Les appareils analogiques constituent une solution à deux puces pour votre problème. Ils fournissent une isolation complète des données et de la puissance pour le bus USB jusqu'à 12 Mbps, ce qui devrait convenir à vos besoins:

http://www.ubasics.com/usb_isolator

Alimentation -
Données ADuM5000 - ADuM4160

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Il existe un certain nombre de kits d'évaluation et de panneaux de discussion qui les rendent plus faciles à utiliser pour ceux qui ne sont pas pratiques avec un fer à souder.

— Adam Davis
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Et comment protège-t-il la clé USB quand il construit ceci et le teste pour la première fois ;-)

— Myforwik

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@ Myforwik Il utilisera un hub!

— Ian Boyd

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Utilisez un hub sans fil. J'aimerais que quelqu'un crée un périphérique USB pouvant faire frire une carte mère via le hub USB sans fil ...

— BenjiWiebe
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Voulez-vous essayer ma bobine Tesla 10 kV à une distance de quelques centimètres?

— Elliott Frisch

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Bien sûr, il aimerait voir ça, qui ne voudrait pas? :)

— Paul Becotte

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@PaulBecotte Les souscripteurs d'UL. ;)

— Elliott Frisch

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@BenjiWiebe Laissez-moi simplement coller un cordon USB dessus ...

— Elliott Frisch

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Bobine à éclateur avec transformateur d'enseigne au néon ; c'était un projet amusant le week-end.

— Elliott Frisch

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L'utilisation d'un hub (auto-alimenté) est une bonne idée. De plus, vous pouvez utiliser une carte d'extension USB dans votre PC au lieu des ports USB intégrés de votre système, ce qui offrirait une protection supplémentaire.

— John
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Si le périphérique que vous utilisez exécute la puissance du port USB, un simple concentrateur fera l'affaire. Si l'appareil utilise un bloc d'alimentation externe, utilisez l'isolation. Je parle de cela par l'expérience. Un de mes ports usb de mon macbook pro est cuit à cause d’un circuit de mise à la terre avec une carte Arduino à alimentation externe. Une des autres réponses a une bonne solution pour l’isolation USB à faible coût.

— Jelbert
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